JPS6365619B2 - - Google Patents
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- JPS6365619B2 JPS6365619B2 JP58010563A JP1056383A JPS6365619B2 JP S6365619 B2 JPS6365619 B2 JP S6365619B2 JP 58010563 A JP58010563 A JP 58010563A JP 1056383 A JP1056383 A JP 1056383A JP S6365619 B2 JPS6365619 B2 JP S6365619B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
- C03C17/3417—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は拡散によつて埋め込みの低損失３次元
ガラス光導波路を作製する方法に関する。
ガラス光導波路を作製する方法に関する。
従来のガラス導波路の拡散による作製法は、第
１図ａに示すように、BK−７等のソーダガラス
基板１の上に、拡散源であるAgのパターン膜２
を形成し、これを第１図ｂに示すように、大気中
の雰囲気で300〜400℃に加熱してAgイオンをガ
ラス基板中に拡散し、拡散した層３を導波路とし
ていた。（参考文献：G.H.Chartier、P.
Jaussaud、A.D.Oliver、O.Parriaux“Optical
Wave Guides Publicated by Electric Field
Controlled Ion Exchange in Grass Electron.
Lett.Vol.14、PP、133〜134、1978） この方法による作製方法は簡単であるが、埋め
込み導波路を実現することは不可能であるので、
特にエツジに欠けのないように、かつ直角に研磨
することは難しい欠点があつた。しかもクラツド
が非対称になつているので、光フアイバとの結合
損失も大きいという問題もあつた。
１図ａに示すように、BK−７等のソーダガラス
基板１の上に、拡散源であるAgのパターン膜２
を形成し、これを第１図ｂに示すように、大気中
の雰囲気で300〜400℃に加熱してAgイオンをガ
ラス基板中に拡散し、拡散した層３を導波路とし
ていた。（参考文献：G.H.Chartier、P.
Jaussaud、A.D.Oliver、O.Parriaux“Optical
Wave Guides Publicated by Electric Field
Controlled Ion Exchange in Grass Electron.
Lett.Vol.14、PP、133〜134、1978） この方法による作製方法は簡単であるが、埋め
込み導波路を実現することは不可能であるので、
特にエツジに欠けのないように、かつ直角に研磨
することは難しい欠点があつた。しかもクラツド
が非対称になつているので、光フアイバとの結合
損失も大きいという問題もあつた。
他の方法として、Tl+イオンを含む混合塩溶液
中にガラス基板の片面を浸し、ガラス片面に電極
を形成し、該混合塩溶液中に白金電極を置いて電
界を印加しながらTl+イオンをガラス基板中に拡
散し、これを導波路とする方法がある。（参考文
献：T.Ezawa and H.Nakagome“Optical
Wave Guide Formed by Electrically Induced
Migration of Ions in Grass Plates”Appl.
phys.Lett.Vol.21、PP.584〜586、1972） 電界拡散の場合には、埋め込み導波路は可能で
あるが、拡散工程が面倒で、大面積化が難しく、
量産的でないという欠点がある。またこの方法で
は拡散が極めて速いので、拡散の制御が難しく、
単一モード導波路のように、数μｍのコアを得る
ことは不可能に近いという問題がある。
中にガラス基板の片面を浸し、ガラス片面に電極
を形成し、該混合塩溶液中に白金電極を置いて電
界を印加しながらTl+イオンをガラス基板中に拡
散し、これを導波路とする方法がある。（参考文
献：T.Ezawa and H.Nakagome“Optical
Wave Guide Formed by Electrically Induced
Migration of Ions in Grass Plates”Appl.
phys.Lett.Vol.21、PP.584〜586、1972） 電界拡散の場合には、埋め込み導波路は可能で
あるが、拡散工程が面倒で、大面積化が難しく、
量産的でないという欠点がある。またこの方法で
は拡散が極めて速いので、拡散の制御が難しく、
単一モード導波路のように、数μｍのコアを得る
ことは不可能に近いという問題がある。
本発明は以上の欠点を解決するために、通常の
熱拡散により埋め込み形の導波路を実現すること
を目的とし、屈折率を増加させる物質を、基板上
に堆積した後、ガラス微粒子を透明化する過程で
拡散させることを特徴とする。
熱拡散により埋め込み形の導波路を実現すること
を目的とし、屈折率を増加させる物質を、基板上
に堆積した後、ガラス微粒子を透明化する過程で
拡散させることを特徴とする。
第２図ａ，ｂ，ｃに本発明の一実施例の工程を
示す。この実施例ではSiO2石英ガラス中に光導
波路を作製する方法について述べる。
示す。この実施例ではSiO2石英ガラス中に光導
波路を作製する方法について述べる。
第２図において、１はSiO2石英ガラス基板、
２はGe金属（拡散源）、４はSiO2石英ガラス粒
子、５は拡散層、６はSiO2石英ガラス透明層で
ある。
２はGe金属（拡散源）、４はSiO2石英ガラス粒
子、５は拡散層、６はSiO2石英ガラス透明層で
ある。
まずSiO2石英ガラス基板１を研磨し、研磨面
をフツ化アンモニウム液で軽くエツチングした
後、第２図ａに示すように、リフトオフ法により
パターン化したGe金属２の膜を電子ビーム蒸着
法により単一モード用には500Å、多モード用に
は2000Å付着する。パターン形状は単一モード用
のときには幅8μｍ、多モード用のときには30μｍ
であつて両方とも長さ40mmである。この基板に、
SiCl4ガスを混合したH2とO2の酸水素炎内で加水
熱分解反応させ、第２図ｂに示すように、生成さ
れたSiO2石英ガラス微粒子４を堆積する。Ge金
属２は酸化雰囲気の昇温過程で酸化ゲルマニウム
（GeO2）に変化する。またSiO2石英ガラス微粒子
４の堆積層の厚さは単一モード用のときには200
〜300μｍ、多モード用のときには800〜1000μｍ
である。堆積温度は約400℃である。つぎにこの
基板を酸化雰囲気の加熱炉に入れ、単一モード用
には1150℃で５時間焼鈍した後、さらに1300℃に
昇温して、さらに２時間焼鈍し、多モード用には
1150℃で100時間焼鈍した後、1300℃に昇温して、
さらに２時間焼鈍した。SiO2石英ガラス微粒子
４は1300℃に２時間焼鈍すれば完全に透明化され
る。Geイオンは第２図Ｃに示すように、SiO2石
英ガラス微粒子が透明ガラス化過程で石英ガラス
内に拡散し、拡散層５が石英ガラス内に埋め込め
られた導波路となる。つぎに導波路端面を研磨し
た。
をフツ化アンモニウム液で軽くエツチングした
後、第２図ａに示すように、リフトオフ法により
パターン化したGe金属２の膜を電子ビーム蒸着
法により単一モード用には500Å、多モード用に
は2000Å付着する。パターン形状は単一モード用
のときには幅8μｍ、多モード用のときには30μｍ
であつて両方とも長さ40mmである。この基板に、
SiCl4ガスを混合したH2とO2の酸水素炎内で加水
熱分解反応させ、第２図ｂに示すように、生成さ
れたSiO2石英ガラス微粒子４を堆積する。Ge金
属２は酸化雰囲気の昇温過程で酸化ゲルマニウム
（GeO2）に変化する。またSiO2石英ガラス微粒子
４の堆積層の厚さは単一モード用のときには200
〜300μｍ、多モード用のときには800〜1000μｍ
である。堆積温度は約400℃である。つぎにこの
基板を酸化雰囲気の加熱炉に入れ、単一モード用
には1150℃で５時間焼鈍した後、さらに1300℃に
昇温して、さらに２時間焼鈍し、多モード用には
1150℃で100時間焼鈍した後、1300℃に昇温して、
さらに２時間焼鈍した。SiO2石英ガラス微粒子
４は1300℃に２時間焼鈍すれば完全に透明化され
る。Geイオンは第２図Ｃに示すように、SiO2石
英ガラス微粒子が透明ガラス化過程で石英ガラス
内に拡散し、拡散層５が石英ガラス内に埋め込め
られた導波路となる。つぎに導波路端面を研磨し
た。
作製した導波路特性は単一モード光フアイバで
波長1.3μｍの半導体レーザ光を導入した結果、単
一モード用の場合8μｍ幅のパターンの近視野像
は完全に単一モードになつており、伝ぱん損失は
0.1dB／cmであつた。導波路５と単一モード光フ
アイバとの接続損失はマツチング液を使用すると
0.2dBであり、極めて低い値を示した。
波長1.3μｍの半導体レーザ光を導入した結果、単
一モード用の場合8μｍ幅のパターンの近視野像
は完全に単一モードになつており、伝ぱん損失は
0.1dB／cmであつた。導波路５と単一モード光フ
アイバとの接続損失はマツチング液を使用すると
0.2dBであり、極めて低い値を示した。
なおSiO2石英ガラス微粒子４の堆積法として、
Geパターン膜が形成されたSiO2石英ガラス基板
１を800〜1100℃に保持した加熱炉に設定し、
SiCl4とO2の混合ガスを流しても可能である。
Geパターン膜が形成されたSiO2石英ガラス基板
１を800〜1100℃に保持した加熱炉に設定し、
SiCl4とO2の混合ガスを流しても可能である。
また拡散源として、Ge以外の物質Al、Ti、
Zr、Sb、Snおよび酸化物Al2O3、TiO2、Zr2O5、
Sb2O5、Sn2O2、AgOのいずれでも、SiO2石英ガ
ラスが結晶化しない条件下では、拡散形光導波路
の作製が可能である。
Zr、Sb、Snおよび酸化物Al2O3、TiO2、Zr2O5、
Sb2O5、Sn2O2、AgOのいずれでも、SiO2石英ガ
ラスが結晶化しない条件下では、拡散形光導波路
の作製が可能である。
さらに通常の多成分系ガラスでも、基板と同じ
多成成分ガラス微粒子を堆積できれば、本発明の
方法は適用できる。この場合、堆積するガラスは
基板ガラスとほぼ同じ熱膨張係数を有し、堆積ガ
ラスの屈析率が基板ガラスの屈析率より小さく、
ほぼ等しいことが条件となる。
多成成分ガラス微粒子を堆積できれば、本発明の
方法は適用できる。この場合、堆積するガラスは
基板ガラスとほぼ同じ熱膨張係数を有し、堆積ガ
ラスの屈析率が基板ガラスの屈析率より小さく、
ほぼ等しいことが条件となる。
なお透明化過程において基板ガラスも軟化する
ので、基板ガラスより軟化温度の高い材料を試料
設定台として用いなければならない。
ので、基板ガラスより軟化温度の高い材料を試料
設定台として用いなければならない。
以上説明したように、本発明のガラス導波路の
作製法によれば、工程が極めて少なく、かつ量産
的に埋め込みのガラス導波路を実現できるので、
光ミキサ、光分波器等各種の低損失、低価格な光
回路へ適用できる。特に従来不可能に近いと考え
られていた拡散によるSiO2石英ガラス導波路が
本発明によれば容易に作製できる利点がある。
作製法によれば、工程が極めて少なく、かつ量産
的に埋め込みのガラス導波路を実現できるので、
光ミキサ、光分波器等各種の低損失、低価格な光
回路へ適用できる。特に従来不可能に近いと考え
られていた拡散によるSiO2石英ガラス導波路が
本発明によれば容易に作製できる利点がある。
第１図ａ，ｂは従来の拡散によるガラス導波路
の作製工程図、第２図ａ，ｂ，ｃは本発明の一実
施例の工程図である。 １……ガラス基板、２……拡散源、３，５……
拡散層すなわち導波路、４……基板ガラスと同組
成のガラス微粒子、６……透明化したガラス層。
の作製工程図、第２図ａ，ｂ，ｃは本発明の一実
施例の工程図である。 １……ガラス基板、２……拡散源、３，５……
拡散層すなわち導波路、４……基板ガラスと同組
成のガラス微粒子、６……透明化したガラス層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 研磨したガラス基板上に、拡散物質を膜状か
つ所望とすべき形状にパターン化した後、ガラス
微粒子をCVD法または火炎トーチにより、該基
板上に堆積し、高温で透明ガラス化する過程で該
拡散物質を拡散し、これを光導波路とすることを
特徴とするガラス導波路の作製法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のガラス導波路の
作製法において、拡散物質としてGe、Al、Ti、
Zr、Sb、Snおよび酸化物であるAl2O3、TiO2、
Zr2O5、Sb2O5、SnO2、AgOのいずれか一つを用
いることを特徴とするガラス導波路の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010563A JPS59137346A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | ガラス導波路の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010563A JPS59137346A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | ガラス導波路の作製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59137346A JPS59137346A (ja) | 1984-08-07 |
| JPS6365619B2 true JPS6365619B2 (ja) | 1988-12-16 |
Family
ID=11753707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58010563A Granted JPS59137346A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | ガラス導波路の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59137346A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0644086B2 (ja) * | 1984-12-06 | 1994-06-08 | 日本電気株式会社 | 光制御素子の製造方法 |
| JPH079493B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1995-02-01 | 住友電気工業株式会社 | 光導波路の製造方法 |
| GB2346452A (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-09 | Univ Glasgow | Waveguides |
| CN102381718B (zh) * | 2010-09-01 | 2013-01-16 | 北京大学 | 一种钝化剂及采用该钝化剂对锗基器件表面预处理的方法 |
-
1983
- 1983-01-27 JP JP58010563A patent/JPS59137346A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59137346A (ja) | 1984-08-07 |
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